Экосистемы и их характеристики

Понятие теории систем и системного анализа.

Изучение сложной взаимосвязи между элементами объективной реальности, носит название теории систем.

Совокупность методов изучения реальных систем с использованием математических моделей называется системным анализом.

Система – это часть объективной реальности, ограниченная рядом условий. Она состоит из более мелких единиц – элементов, связанных между собой различными отношениями (связями).

Всё, что находится за пределами системы, называется окружающей средой.

E4

E3

E1

E2

Система и окружающая среда разделены оболочкой – границей системы.

окружающая среда

граница системы

E2

E1

прямая

связь

	E1		E2

обратная

связь

сложная связь

Экосистема относится к разряду систем, именуемых крупно-масштабными (сложными) и имеет следующие характеристики:

1. Сложность:

Количество и разнообразие видов связей между элементами систем, а также между системой и окружающей средой очень велико.

Различают:

а) статическую (структурную) сложность;

б) динамическую сложность.

2. Целостность: система имеет свойства, которые становятся явными только в результате взаимодействия её отдельных элементов.

3. Многомерная устойчивость: способность системы поддерживать свою структуру более или менее стабильно на протяжении некоторого отрезка времени. Устойчивость для экологических систем­ - это сохранение числа видов и их количественного соотношения в данном сообществе.

4. Наблюдаемость.

Информацию о предыдущем состоянии системы можно получить исходя из её нынешнего состояния.

5. Управляемость: система может переходить из одного состояния в другое в течение определенного промежутка времени. Система называется управляемой, если на неё можно оказать целенаправленное воздействие.

Структура в экологической системе характеризуется:

I. Физическими (химическими) условиями

II. Биологическими условиями

III. Эволюцией системы, т. е. это временная структура.

Функции экосистемы обусловлены характером циркуляции вещества и энергии, взаимодействием элементов, входящих в систему, а также взаимосвязью между экосистемой и окружающей средой.

Для анализа системы можно ввести следующие переменные

d_i (возмущ. переменная)

Ui (переменная состояния)

(входная x_i y_i (выходная переменная)

переменная)

x_i учитывает воздействие окружающей среды на систему [биологическое, химическое, метеорологическое, географическое положение]

y_i характеризует реакцию системы на воздействие окружающей среды

Обычно системы считаются:

– изолированными;

– открытыми;

– замкнутыми (не происходит обмена энергией, веществом и информацией с окружающей средой).

Это в большинстве случаев идеализации реальной действительности.

Характер математических моделей.

Математические модели можно разделить на следующие группы:

• Детерминированные – основаны на внутреннем описании системы
• Стохастические – модели, которые используют вероятности.
• Эмпирико-статистические. Экосистема – использует эмпирическую информацию о системе. С помощью методов статистики строят модели, позволяющие установить связь между входными и выходными переменными.

Кроме того, математические модели можно разделить на:

1. Динамические модели и стационарные модели (не меняются во времени).

1. Однородные по пространству и пространственно неоднородные
2. Непрерывные и дискретные t₀, t₁, t₂, t₃...

N₀, N₁, N₂, N₃...

1. Аналитические и численные